Materiales a base de carbono como adsorbentes de compuestos aromáticos en agua con diferente grado de salinidad

Abstract

"En recientes años, las operaciones de la industria petroquímica se han acrecentado. La extracción a altas profundidades, conlleva una serie de impactos medioambientales, entre los que destacan los derrames de petróleo. Los derrames profundos concentran una gran cantidad de hidrocarburos solubles en la columna de agua. Hasta ahora, las estrategias de control, sólo consideran aquellas fracciones no solubles localizadas sobre la superficie del cuerpo de agua. Materiales adsorbentes como el carbón activado ofrecen una potencial alternativa para la remoción de hidrocarburos, sin alterar el ecosistema una vez completada la adsorción. En este proyecto se evaluó el carbón activado F-400 para probar su factibilidad en la remoción de tres importantes hidrocarburos solubles: benceno, tolueno y naftaleno, en agua que contenía diferente concentración de sales. Los resultados demostraron que la afinidad de los contaminantes por los adsorbentes, a una fuerza iónica (I) intermedia (≃0.5M), incrementa debido a la disminución de la carga negativa del material, en cambio valores a altos de I, las capacidades de adsorción disminuyeron debido principalmente a la oclusión de poros por moléculas de agua. Los experimentos en cinéticas de adsorción, señalan que las máximas velocidades de adsorción se dan en la primera hora del proceso alcanzando el equilibrio a ≃40h. Además, los valores de la capacidad de adsorción incrementan de una temperatura de 4 a 25°C, al igual que los de desorción. Por otro lado, la modificación de los adsorbentes reveló que las interacciones π incrementan con el grado de basicidad de los materiales, lo cual se reflejó en una mayor capacidad de adsorción de hidrocarburos. Finalmente, experimentos equimolares mostraron que la selectividad de los hidrocarburos está en relación con su grado de solubilidad. Los resultados sugieren que el empleo de carbón activado es factible para la remoción de hidrocarburos solubles en aguas con diferente concentración de sales."

"Nowadays deep-water petrochemical operations involve risks to the marine environment and one of the most important are the oil spills. The oil spill removal strategies are designed to recollect the heavy fractions that accumulate in the sea surface, and for the dissolved fractions, the strategy of dispersants is the only available. Reported results show that the use of dispersants may increase the toxicity for many species in almost 52 times. The use of activated carbon has many advantages, such as large surface area, physical and chemical stability, and it is suitable for the removal of non-polar compounds in liquid environments. Commercial activated carbon F400 was evaluated in this study to remove three important soluble hydrocarbons: benzene, toluene and naphthalene in water that contained different salt concentrations. Results demonstrated that the affinity of contaminants by the adsorbents, at medium ion strengths (I) (≃0.5M), increased due to the less negative charge of the material, on the other hand, at high I the adsorption capacities decreased due mainly to pores occlusion by water molecules. Kinetic experiments showed that the maximum adsorption kinetics occur in the first hour and that ≃40h are needed to reach the equilibrium. Moreover, the adsorption and desorption capacities increase when the temperature rises from 4 to 25°C. On the other hand, the adsorbents, which have different chemical properties, showed that π interactions between adsorbent-contaminant increase with the basicity degree of the adsorbent, which was reflected in a higher adsorption capacity of hydrocarbons. Finally, equimolar experiments showed that the hydrocarbons selectivity is related to their solubility degree. All these results suggest that the use of activated carbon in the removal of soluble hydrocarbons from waters with different salt concentrations is feasible."